好运十分快三网址“身轻体柔易推倒”的生物机器人,离我们还有多远? | 雷锋网

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听到机好运十分快三网址器人,大好运十分快三网址多数人脑中浮现的是一堆金属塑料零件组成的硬邦邦玩意儿——它们通常是由各种螺母螺栓拼装成的硬体机器人。当下,机器人正走出实验室,走进老百姓的日常生活承担各项任务。对与机器人打交道的人来说,不能自己 的硬体设计会造成安全风险。比方说,当一个多多工业机器人“不小心碰到”人类工人,其后果就有开玩笑的——轻则淤血乌青,重则伤筋动骨。

要怎样应对硬体机器人的安全风险?

全世界的工程师们,不能自己 倾向于让机器人更柔软、顺从的设计方案——外表不再是坚硬的机械,而更接近于“身轻体柔易推倒”的小动物。对于马达不能自己 的传统驱动器,这导致 好运十分快三网址分析使用人造“空气肌肉”或是在传动系统加入弹簧特性。

德国 Festo :空气肌肉机器人概念图

又比如凯斯西储大学的 Whegs 机器人,它马达和足轮之间二个多多弹簧装置。撞到人时,弹簧能吸收一次责能量,降低人身伤害。见下图:

Roomba 扫地机器人是不能自己 例子,它的保险杠由弹簧承载,不不破坏撞到的东西(这类汽车的翼子板)。



Roomba 保险杠的弹簧承载装置

因此一个多多发展中的研究领域决定另辟蹊径,研究人员们通过把机器人技术与生物组织工程结合,以后结束了了 用活的肌肉组织、细胞制造机器人。通过光、电刺激让细胞收缩,研究人员能控制机器人肢体的弯曲,使它们作出划水、爬行等动作。不能自己 制发明家 来的生物机器人体态柔软,跟动物很这类。对于在人的身边工作,这类机器人显然更安全。因此,相比传统机器人,它们对环境的破坏更小。另外,生物机器人主要使用营养来补充能量,不还要大型电池组。这使它们比硬体机器人更轻。

钛板上的生物机器人

要怎样开处在物机器人?

研究人员通好运十分快三网址过繁殖细胞来制造生物机器人。一般当我们 会选者鸡、老鼠的心肌导致 分析骨骼肌,在对活细胞无毒副作用的支架上进行增殖。导致 分析基板材质是高分子聚合物(polymer),制发明家 来的或多或少生物合成机器人——盐晶 材料和人造材料的混合体。

因此,导致 分析把细胞组织直接放置到模制骨架上,会造成前者在各个方向的“野蛮生长”。这导致 分析,用电刺激让它们动作时,细胞组织的收缩力量会均匀应用于各个方向——根本无法精确控制,因此波特率低下。

为了更好控制细胞的力量,研究人员求利于细胞图案化技术(micropatterning)。当我们 用细胞喜欢攀附其上的材质,把微尺度线条印在骨架上。哪此线条起到向导作用——细胞组织倾向于沿着它生长。于是,研究人员获得了符合设计图案的细胞排列,要怎样把肌肉收缩力量施加于基板变得可控。因此,所有细胞并能企业企业合作起来,使生物机器人的腿导致 分析鳍并能像动物那样动作,而就有一块受到刺激就胡乱收缩的肉团。

仿生合成生物机器人

除了各种生物合成机器人,研究人员们还通过只使用盐晶 材料,创发明家 了或多或少“纯”生物机器人——基板的高分子聚合物被皮肤胶原取代,成为机器人的躯体。当它们受到电刺激,都都还可以爬行或游泳。有研究人员受到医学组织工程技术的启发,开发出能使用直角手臂(悬臂)向前移动的机器人。

还有学者从自然界获得灵感,创发明家 仿生生物合成机器人。比如,一支加州理工学院的团队开发出仿生水母机器人“ medusoid”,它有环形排列的触手。借助细胞图案化技术,每一只触手就有打印的蛋白质线条,使细胞按照这类于真实水母肌肉组织的土法子排列。细胞收缩时,触手向内弯曲,推动水母机器人向前游动。

仿生水母机器人“ medusoid”

最近,哈佛大学的研究人员们展示了要怎样“驾驭”生物合成机器人。当我们 使用转基因心脏细胞,制作出一个多多仿生魔鬼鱼(蝠鲼)机器人,并能让它游动。哪此经过基因编辑的心肌细胞,能对特定频率的光线做出反应——机器人一侧的细胞按照一个多多频率,另外一侧是不能自己 频率,不能自己 就能通过光线变化控制游动的左右方向。

至于向前游动,当研究人员把光线投射到机器人前部,那里的细胞会收缩,并把电信号沿鱼体传递下去。鱼体由首至尾的交替收缩运动,推动机器人前进。

仿生魔鬼鱼机器人,金色次责是骨架(另见本文首图)

更强壮的生物机器人

虽然生物合成机器人领域导致 分析有了或多或少突破性进展,但把哪此机器人商业化并投入使用的时机远未成熟的句子是什么的句子期。目前,哪此机器人产品寿命短、力量输出小,极大限制了处里各项任务的波特率和能力。另外,使用鸟类和哺乳动物细胞开发的机器人对环境十分敏感。举例来说,环境温度还要保持与生物体温接近。还有,和动物一样,细胞还要定期补充营养——喂营养液。一个多多潜在的处里方案是:把生物机器人包装起来(这类皮肤对人的保护),或多或少结构环境的影响不再不能自己 致命,营养液的补充也都都还可以建立起一个多多结构系统(就像为人体细胞提供营养的血液循环系统)。

另外一个多多方案是:使用更皮实的细胞作为驱动器。最近在凯斯西储大学,学者们通过研究生命力顽强的海蜗牛( Aplysia californica),探索它的可行性。海蜗牛栖息于潮间带,每天后要经历巨幅温差和盐度差。退潮时,有的海蜗牛会困在浅滩,水分会随光照凝固。下雨时,周围环境的盐浓度又会巨幅下降。为适应复杂性多变的栖息地状况,海蜗牛进化出坚硬的壳来保护个人。

研究人员实现了把海蜗牛肌肉组织作为驱动器,来驱动生物合成机器人。这导致 分析,当我们 能用哪此更强壮的细胞组织来制造生物机器人。雷锋网(公众号:雷锋网)获悉,目前该机器人已能搬运不大的物体——1.6 英寸长 1 英寸宽。

次责采用海蜗牛组织的生物机器人

挑战与展望

生物机器人的另一大挑战是,目前还不能自己 研发出任何某种机载控制系统(装下 机器人上)。工程师们不都都还可以通过结构电场导致 分析光线控制它们。为了开发出删改自主的生物合成机器人,当我们 还并能直接与机器人肌肉组织交流、并提供传感器输入的的控制器。看似最直接的方案(难度导致 分析也最大)是:使用神经元或神经元集群组成的神经中枢,来作为生物控制器。

这是研究人员为哪此对海蜗牛不能自己 在意的不能自己 导致 :它被被神经生物学研究当作模型系统,已有或多或少年。它的神经系统与肌肉之间的关系导致 分析研究得比较透彻。这为把它的神经元作为生物控制器,打开了大门。将来,研究人员希望能借助生物控制器,告诉机器人为何会 移动,并帮助它处里各种任务,比如说寻找有毒物质和跟随灯光。

合成生物领域正处在婴儿期,但研究人员们已为它设想了或多或少应用场景。比如说,都都还可以发明家 一批使用海蜗牛组织的迷你机器人,因此把一大群释放上去水库导致 分析海水里,搜寻水管泄露导致 分析有毒物质。导致 分析哪此机器人由生物组织制成,导致 分析它们坏掉、导致 分析被海鱼吃掉,不须会对环境造成很大影响。

将来,使用人类细胞制造的生物机器人可被应用于医疗领域。就雷锋网所知,它们都都还可以进行靶向药物输送、处里血栓,或成为可控制、可调节的血管支架。哪此迷你机器人装置能强化衰弱的血管,来预防动脉瘤。导致 分析使用生物介质,而就有高分子聚合物,它们能被重新调整,并随时间成为患者身体的一次责。另外,生物组织工程学的进展(比如开发人造血液循环系统)很导致 分析打开一扇新的大门:靠肌肉行动的大型生物机器人。

抱着弗兰肯斯坦的维克多

到了那时,在外表上将不能自己分辨出动物与生物机器人的区别。更耐人深思的是,到了那一步,发明家 具另一个人类生物学特性的“类人”机器人将在技术上成为导致 分析——至于现实中会不不另一个人不能自己 做,将取决于伦理的进步和立法。但小编扪心自问:男同志里有有几条能抗拒“女仆”的诱惑呢?(喂,老王机器人公司吗,我要订一个多多春日野穹)技术的发展是不可逆的,潘多拉魔盒一旦打开,就不能自己 返回。这里用潘多拉作比方或许很不恰当——导致 分析这项技术进步的结果并就有好、坏所能形容,或多或少对伦理、道德、生命、人的重新定义,带来社会方方面面的彻底变革。

雷锋网此时就要说一句了:当机器人成为了人,人或多或少再是“人”了吧,至于生物机器人以后导致 分析以要怎样的特性发展,还请拭目以待啊。

via futurism

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